Lodowate zimno umożliwia unoszenie obiektów

Festo
Reklama
Reklama

 

Lewitujący, bezdotykowy ruch, bezpyłowa i beztarciowa praca, a nawet sterowanie przez ściany: dzięki nadprzewodnikom możliwe są zupełnie nowe i dotychczas trudno wyobrażalne zastosowania w automatyzacji.

Uchwyt obrabianego elementu – jakby poruszany niewidzialną ręką – unosi się nad ziemią, zwisa z sufitu, a nawet przesuwa się pionowo wzdłuż ściany. System napędu i transport ładunku rozdzielone są przez szczelinę lewitacyjną – ani próżnia, ani woda, ani stal szlachetna czy brud nie zakłócają funkcji technicznych. Coś, co brzmi jak scenariusz rodem z przyszłości, można urzeczywistnić już dziś dzięki nadprzewodnictwu.

Nadprzewodniki są materiałami, które poniżej pewnej temperatury mogą „zamrozić” pole trwałego magnesu w określonej odległości i w ten sposób nim poruszać. Powstała szczelina powietrzna pozostaje stabilna w każdym położeniu w przestrzeni.

MM INFO
Reklama

Nadprzewodnictwo to zjawisko polegające na zaniku oporu prądu elektrycznego w pewnych szczególnych warunkach (w niskich temperaturach) i określonych rodzajach przewodników zwanych nadprzewodnikami. Są nimi najczęściej stopy metali i spieki ceramiczne. Nadprzewodnictwo pozwala na uzyskiwanie prądów niemal niewygasających z upływem czasu, czyli płynących bezstratnie. Poza tym nadprzewodniki mogą „zamrozić” pole znajdujących się w ich pobliżu trwałych magnesów i w ten sposób regulować odstęp tych magnesów od nadprzewodników. Temperatura, w której dla danej substancji przewodzącej występuje zjawisko nadprzewodnictwa nazywana jest temperaturą krytyczną (Tc). Temperatury te są na tyle niskie, że trudno je osiągnąć. Festo w swoich ceramicznych instalacjach nadprzewodnikowych stosuje temperaturę ok. 93 K (-180 C°).

 

Powiązane firmy

Reklama

Rotacja przestrzenna w zakresie 360°
Pozwala to bez użycia systemów sterowania bezdotykowo układać i poruszać obiekty niewielkim nakładem energii. Istnieją już wprawdzie różne rozwiązania, które umożliwiają bezdotykowe składowanie i sterowanie obiektami, jednak jedynie dzięki technice nadprzewodnictwa możliwa jest jednoczesna rotacja przestrzenna w zakresie 360° w dowolnych kierunkach bez użycia systemów sterowania.

Efekt nadprzewodnictwa nie jest zjawiskiem nowym: odkrył go już w roku 1911 holenderski fizyk Heike Kamerlingh Onnes. Od tego czasu poszukiwanie materiałów nadprzewodnikowych i możliwości ich zastosowania stanowi stały temat badawczy. Od odkrycia w 1986 r. Ceramicznych nadprzewodników wysokotemperaturowych wykorzystuje się szpule nadprzewodnikowe do wytwarzania bardzo silnych pól magnetycznych w urządzeniach do rezonansu magnetycznego. Obecnie trwają próby zastosowania nadprzewodników w bezstratnym transporcie prądu na duże odległości.

Korzyści z efektu lewitacji w produkcji przemysłowej były przez długi czas marginalizowane. Na pierwszy rzut oka użycie nietrwałego, sprężystego połączenia i podparcia stoi w sprzeczności z dotychczasowymi zasadami konstruowania. Do tego nie zapewnia doskonałej precyzji. Dlatego konieczna jest zmiana myślenia i przełamanie dotychczasowych paradygmatów produkcyjnych. Otwiera to bowiem drogę do poszukiwania nowych sposobów wykorzystania materiałów nadprzewodnikowych do rozwiązywania problemów z zakresu automatyzacji produkcji.

Obsługa we wnętrzu zamkniętych pomieszczeń
Oprócz klasycznych obszarów zastosowania (jak niskoenergetyczny wiszący transport przedmiotów obrabianych) nadprzewodniki można wykorzystywać również w dziedzinach, które do tej pory uchodziły za trudne lub zupełnie niemożliwe do zautomatyzowania, np. Do obsługi obiektów przez ściany lub bezdotykowego przekazywania materiału ponad granicami układu. Takie właśnie funkcje oferują systemy Supra-Picker i Supra-Cycle firmy Festo.

Lewitującą obsługę obiektów z zewnątrz we wnętrzu zamkniętego pomieszczenia demonstruje projekt Supra-Picker. Unoszący się w powietrzu chwytak z ułożyskowaniem nadprzewodzącym podnosi magnetycznie małą buteleczkę, potem prowadzi ją do odrębnego pomieszczenia oddzielonego śluzami i tam odstawia na przewidziane miejsce.

Manipulowanie przez stal szlachetną
Supra-Picker stanowi przykład korzyści wynikających z bezdotykowego, nadprzewodnikowego manipulowania. Gdy pole magnetyczne zostanie zapisane w pamięci systemu, nadprzewodnik oraz magnes przejmujący funkcję chwytania mogą zostać od siebie bez problemu odseparowane – np. Przez pleksiglas lub materiał ze stali szlachetnej. Z kolei urządzenie demonstracyjne o nazwie Supra-Cycle umożliwia aktywne przekazanie lewitującego trwałego magnesu z jednego nadprzewodnikowego modułu do innego. Na płycie głównej wbudowane są trzy obracające się o 360° kriostaty (przyrządy utrzymujące stałą, niską temperaturę) z nadprzewodnikami. Dwa uchwyty magnetyczne są najpierw zamrażane w kriostatach z zachowaniem odpowiedniego dystansu do nadprzewodników wynoszącego kilka milimetrów, a następnie kolejno przekazywane z jednego kriostatu na następny.

Jednym z możliwych zastosowań Supra-Cycle jest bezdotykowe przekazywanie preparatów mikroskopowych między dwoma układami lub ponad granicą układu, dzięki czemu można tworzyć łańcuchy procesowe dowolnej długości.

 

MM KOMENTARZ
dr Susanne Krichel, inżynier doświadczalny w dziale Innowacje i Zarządzanie Technologią firmy Festo
Festo wraz z partnerami przemysłowymi i naukowymi bada technologię nadprzewodnictwa celem jej rozwijania w aplikacjach przemysłowych. Szczególne cechy nadprzewodnictwa – takie jak efektywne energetycznie, beztarciowe układanie, prosta separacja mediów oraz bezkonserwacyjna i nie ulegająca zużyciu eksploatacja – otwierają zupełnie nowe obszary wykorzystania w automatyce przyszłości. Jesteśmy obecnie na etapie poszukiwań potencjalnych zastosowań dla tej fascynującej technologii. Poruszamy się po kompletnie nieznanym terenie, co jednak pozostawia sporo kreatywnej przestrzeni dla naszych pomysłów. Teraz nurtuje nas pytanie, jak za pomocą technologii nadprzewodnictwa realizować zadania, które aktualnie są niemożliwe do wykonania lub możliwe tylko przy wykorzystaniu skomplikowanych rozwiązań. Ważne jest także stworzenie warunków do wejścia tej technologii na rynek. Dyskutujemy o tym z naszymi klientami. Korzystamy także z wiedzy i doświadczenia naszego działu.
Reklama

O Autorze

MM Magazyn Przemysłowy jest tytułem branżowym typu business to business, w którym poruszana jest tematyka z różnych najważniejszych sektorów przemysłowych. Redakcja online MM Magazynu Przemysłowego  przygotowuje i publikuje na stronie artykuły techniczne, nowości produktowe oraz inne ciekawe informacje ze świata przemysłu i nie tylko.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama